FR2754388A1 - SEMICONDUCTOR DEVICE MODULE WITH CRUSHABLE PEARLS ON CONNECTIONS TO FACILITATE MOLDING - Google Patents

SEMICONDUCTOR DEVICE MODULE WITH CRUSHABLE PEARLS ON CONNECTIONS TO FACILITATE MOLDING Download PDF

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Abstract

Un module à semi-conducteur à montage en surface utilise des éléments de blocage pour bloquer un boîtier en plastique (30) sur un plot métallique sur lequel un dispositif à semi-conducteur est monté. Le module inclut des bornes comportant des perles écrasables allongées (100, 101) sur leurs surfaces latérales adjacentes aux parties des bornes juste à l'extérieur du boîtier en plastique. Les perles sont écrasées vers l'intérieur par un outil de moulage lorsqu'il se ferme afin de constituer une étanchéité qui empêche le plastique de moulage de s'écouler vers l'extérieur et sur les côtés des bornes qui s'étendent au-delà du boîtier, lequel pourrait sinon interférer avec une connexion par soudage sur les bornes.A surface mount semiconductor module uses blocking elements to lock a plastic housing (30) on a metal pad on which a semiconductor device is mounted. The module includes terminals having elongable crushable beads (100, 101) on their side surfaces adjacent to the terminal portions just outside the plastic housing. The beads are crushed inward by a molding tool when it closes to form a seal that prevents the molding plastic from flowing outward and to the sides of the terminals that extend beyond of the housing, which could otherwise interfere with a solder connection on the terminals.

Description

DOMAINE DE L'INVENTIONFIELD OF THE INVENTION

La présente invention concerne des modules de dispositif à semiconducteur ainsi que des grilles de connexion afférentes et plus spécifiquement, elle concerne un dispositif à semiconducteur haute puissance adapté pour un montage en surface.  The present invention relates to semiconductor device modules and related connection grids and more specifically, it relates to a high power semiconductor device suitable for surface mounting.

ARRIERE-PLAN DE L'INVENTIONBACKGROUND OF THE INVENTION

Les modules pour des dispositifs à semiconducteur haute puissance qui peuvent être montés en surface sur un substrat en métal isolé (IMS) ou sur toute autre surface de carte de support plane sont bien connus. Un tel module est présenté dans la demande de brevet des Etats-Unis n 08/583 219 déposée le 4 Janvier 1996 intitulée SURFACE-MOUNT SEMICONDUCTOR PACKAGE. Ces dispositifs sont très bien adaptés pour un montage en surface sur les motifs semiconducteurs de cartes de support planes telles qu'une structure IMS (un substrat épais en cuivre ou en aluminium recouvert d'un film mince d'isolation qui comporte une surface supérieure mince en cuivre conformable ou toute autre surface supérieure soudable conductrice). La présente invention est une amélioration de ce dispositif qui le  Modules for high power semiconductor devices which can be surface mounted on an insulated metal substrate (IMS) or on any other planar support card surface are well known. Such a module is presented in United States patent application no. 08/583 219 filed on January 4, 1996 entitled SURFACE-MOUNT SEMICONDUCTOR PACKAGE. These devices are very well suited for surface mounting on the semiconductor patterns of flat support cards such as an IMS structure (a thick copper or aluminum substrate covered with a thin insulating film which has a thin upper surface. conformable copper or any other conductive weldable upper surface). The present invention is an improvement of this device which

rend plus efficace et davantage aisément fabriquable.  makes it more efficient and more easily manufactured.

RESUME DE l'INVENTION Selon l'invention, on propose une nouvelle grille de connexion qui peut recevoir une ou plusieurs puces semiconductrices telles qu'une puce de transistor à grille isolée (IGBT) de puissance, une puce IGBT, une puce de diode Schottky et des combinaisons afférentes sur une section de plot plat central. Les puces sont interconnectées par le plot au niveau de leurs surfaces inférieures et au niveau de leurs surfaces supérieures, par des fils de connexion appropriés. La grille de connexion comporte deux bornes d'alimentation qui peuvent être interconnectées au niveau de deux coins adjacents d'un module rectangulaire. Les bornes d'alimentation sont accessibles pour une connexion de façon externe d'un boîtier moulé en plastique plat qui renferme la partie supérieure et les côtés du plot de grille de connexion central. Une pluralité de broches ou bornes de commande qui sont initialement une partie de la grille de connexion mais qui sont isolées du plot de dissipation thermique après moulage du boitier s'étendent depuis le côté du boîtier qui est opposé au côté contenant  SUMMARY OF THE INVENTION According to the invention, a new connection grid is proposed which can receive one or more semiconductor chips such as a power insulated gate transistor (IGBT) chip, an IGBT chip, a Schottky diode chip. and related combinations on a central flat stud section. The chips are interconnected by the stud at their lower surfaces and at their upper surfaces, by suitable connection wires. The connection grid has two supply terminals which can be interconnected at two adjacent corners of a rectangular module. The power supply terminals are accessible for external connection of a molded flat plastic housing which encloses the upper part and the sides of the central connection grid stud. A plurality of pins or control terminals which are initially part of the lead frame but which are isolated from the heat dissipation pad after molding of the housing extend from the side of the housing which is opposite to the container side

la borne d'alimentation.the power terminal.

Il y a au moins deux bornes ou broches de commande faiblement espacées qui peuvent être liées par fil aux bornes de grille  There are at least two tightly spaced control terminals or pins that can be wire-bound to the gate terminals

et de cathode ou de détection de courant de la puce dans le boîtier.  and cathode or current detection of the chip in the housing.

Une troisième borne éloignée (par rapport aux première et seconde bornes de commande faiblement espacées) est également disponible pour une connexion à une quelconque autre borne, par exemple la borne de grille d'une puce de thyristor si une telle puce est contenue  A third remote terminal (relative to the first and second closely spaced control terminals) is also available for connection to any other terminal, for example the gate terminal of a thyristor chip if such a chip is contained

dans le boîtier.in the housing.

La grille de connexion est de préférence une feuille conductrice d'épaisseur constante. Les bornes s'étendant au travers des frontières du boîtier moulé peuvent être partiellement décalées verticalement afin d'assurer un blocage (ou agrippage) de plastique amélioré pour la grille de connexion. Les surfaces inférieures des bornes et du plot de grille de connexion sont dans un plan commun. Le plot de dissipation thermique principal peut comporter des fentes parallèles le traversant sur des côtés opposés de la puce sur le plot afin de constituer un blocage de plastique supplémentaire pour le boîtier moulé. Des gorges en queue d'aronde peu profondes peuvent s'étendre depuis un bord intérieur de ces fentes pour également constituer un blocage de  The connection grid is preferably a conductive sheet of constant thickness. The terminals extending across the boundaries of the molded housing can be partially vertically offset to provide blocking (or gripping) of improved plastic for the lead frame. The lower surfaces of the terminals and the connection grid stud are in a common plane. The main heat dissipation pad may have parallel slots passing through it on opposite sides of the chip on the pad in order to constitute an additional plastic block for the molded case. Shallow dovetail grooves may extend from an inner edge of these slots to also constitute a blockage of

plastique amélioré.improved plastic.

La surface du plot peut comporter une surface gaufrée ou ondulée afin d'améliorer le soudage des électrodes de surface inférieure de puce sur le plot. Selon une caractéristique de l'invention, la surface inférieure du plot à monter en surface sur un dissipateur thermique ou un motif conducteur d'une carte IMS peut également être gaufrée afin d'améliorer l'application et le soudage du plot sur le dissipateur thermique et afin d'éviter des vides de soudure dus à une concavité dans la surface inférieure de la grille de connexion. La surface inférieure du boîtier d'isolation est également munie de gorges d'évacuation qui s'étendent sur la totalité de la largeur du boîtier, qui sont parallèles aux côtés contenant des bornes d'entrée et de sortie et qui sont situées entre les bornes et le plot. Ces gorges augmentent la distance de cheminement en surface entre les bornes et le plot et permettent une évacuation du flux de soudure pendant  The surface of the pad may have an embossed or corrugated surface in order to improve the welding of the electrodes of the lower surface of the chip on the pad. According to a characteristic of the invention, the lower surface of the pad to be mounted on the surface on a heat sink or a conductive pattern of an IMS card can also be embossed in order to improve the application and the welding of the pad on the heat sink and in order to avoid voids in the weld due to a concavity in the lower surface of the lead grille. The bottom surface of the insulation housing is also provided with exhaust grooves which extend over the entire width of the housing, which are parallel to the sides containing input and output terminals and which are located between the terminals and the stud. These grooves increase the surface path distance between the terminals and the stud and allow the solder flux to be evacuated for

l'application et le soudage.application and welding.

Selon une autre caractéristique de l'invention, des rainures peu profondes et courtes s'étendent depuis les extrémités inférieures des gorges et sur la largeur de la surface inférieure du boîtier afin  According to another characteristic of the invention, shallow and short grooves extend from the lower ends of the grooves and over the width of the lower surface of the housing in order

d'améliorer la fonction d'évacuation du flux.  improve the flow evacuation function.

Comme décrit préalablement, les diverses broches de borne sont partiellement cisaillées ou décalées verticalement afin d'améliorer le blocage du plastique. Selon une autre caractéristique de l'invention, le bord partiellement arrondi de la région décalée est muni d'une petite encoche carrée ou d'un petit coin étagé afin d'assurer un bord net afin d'empêcher l'écoulement du plastique au-dessus des surfaces  As previously described, the various terminal pins are partially sheared or vertically offset to improve the blocking of the plastic. According to another characteristic of the invention, the partially rounded edge of the offset region is provided with a small square notch or a small stepped corner in order to ensure a clean edge in order to prevent the flow of plastic to the above surfaces

inférieures de la borne pendant le moulage.  of the terminal during molding.

En tant qu'autre caractéristique de l'invention, les bornes sont formées à l'aide de perles écrasables allongées au niveau de leurs surfaces latérales de façon adjacente aux parties des bornes juste à l'extérieur du boîtier en plastique. Ces perles sont écrasées vers l'intérieur par l'outil de moulage lorsqu'il se ferme afin de constituer une étanchéité qui empêche le plastique de moulage de s'écouler à l'extérieur et sur les côtés des bornes qui s'étendent au-delà du boîtier, lequel écoulement pourrait sinon interférer avec une  As a further feature of the invention, the terminals are formed using elongable crushable beads at their side surfaces adjacent to the parts of the terminals just outside the plastic housing. These beads are crushed inward by the molding tool when it closes in order to form a seal which prevents the molding plastic from flowing to the outside and to the sides of the terminals which extend beyond it. beyond the housing, which flow could otherwise interfere with a

connexion de soudure sur les bornes.  solder connection on the terminals.

En tant qu'encore une autre caractéristique de l'invention, une barre de liaison de grille de connexion d'un seul tenant connecte les bornes d'entrée d'alimentation au niveau des deux coins du boîtier et à l'intérieur du boîtier. Des fils de liaison qui partent de la puce à l'intérieur du boîtier sont constitués sur cette unique barre de liaison qui est contenue dans le boîtier. La barre de liaison améliore la connexion de liaison par fil et opère également en tant que blocage de  As yet another feature of the invention, a one-piece lead grid link bar connects the power input terminals at the two corners of the housing and inside the housing. Connection wires which leave the chip inside the housing are formed on this single connection bar which is contained in the housing. The link bar improves the wire connection connection and also operates as a blocking of

plastique pour le boîtier.plastic for the case.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention  Other features and advantages of the present invention

apparaîtront au vu de la description qui suit de l'invention qui se  will appear on reading the following description of the invention which

reporte aux dessins annexés.refers to the accompanying drawings.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Dans le but d'illustrer l'invention, est représentée sur le dessin une forme qui est présentement préférée, étant bien entendu cependant que l'invention n'est pas limitée à l'agencement et à  For the purpose of illustrating the invention, there is shown in the drawing a shape which is presently preferred, it being understood however that the invention is not limited to the arrangement and

l'instrumentation précis présentés.  the precise instrumentation presented.

La figure 1 est une vue de dessus du module du mode de réalisation préféré de l'invention; la figure 2 est une vue de dessous du module du mode de réalisation préféré de l'invention; la figure 3 est une vue de côté du module du mode de réalisation préféré de l'invention; la figure 4 est une vue d'extrémité de l'extrémité de borne d'alimentation principale du module du mode de réalisation préféré de l'invention; la figure 5 est une vue en coupe d'une carte de support IMS sur laquelle le module des figures 1 à 4 peut être monté; la figure 6 est une vue de dessus de la grille de connexion utilisée dans le module des figures 1 à 4; la figure 7 est une vue en coupe de la figure 6 prise selon une ligne de coupe 7-7 de la figure 6; la figure 8 est une vue de dessous de la grille de connexion de la figure 6; la figure 9 est un agrandissement d'une zone encerclée "A" de la figure 7; la figure 10 est un détail agrandi d'une région encerclée "B" de la figure 3 qui représente le blocage d'une borne de commande dans le boîtier en plastique ainsi que la nouvelle structure de gorges d'évacuation; la figure 11 représente une partie de la grille de connexion plane à épaisseur constante du mode de réalisation préféré de l'invention sans décalage des connexions de borne; la figure 12 représente la grille de connexion de la figure 11 après décalage des connexions de borne; la figure 13 représente la formation d'un coin étagé au niveau d'une région de coin "C" de la figure 12 afin d'empêcher un écoulement de plastique sur la surface inférieure de la borne pendant le moulage; la figure 14 est un agrandissement d'une région encerclée "D" de la figure 6 et elle représente une gorge de blocage de plastique s'étendant depuis l'extrémité de la fente de blocage de plastique dans la grille de connexion; la figure 15 est une vue en coupe de la figure 14 prise selon une ligne de coupe 15-15 de la figure 14; la figure 16 est une vue de dessus d'une borne de grille de connexion détachée et elle représente des bombements ou perles écrasables verticales sacrificielles sur les côtés de la borne qui assurent l'étanchéité de l'outil de moule afin d'empêcher l'écoulement du plastique sur la surface soudable mise à nu de la borne; la figure 17 est une vue de côté de la figure 16; la figure 18 représente la grille de connexion de la figure 6, une puce semiconductrice étant soudée sur le plot et un fil de liaison connectant la puce à des bornes externes, et elle représente la manière selon laquelle la grille de connexion est rognée après que le boîtier moulé (non représenté) est formé; la figure 19 représente un schéma de circuit de la figure 18; la figure 20 représente une structure de l'art antérieur dans laquelle les perles sacrificielles ne sont pas prévues sur les bornes qui s'étendent au travers du boîtier en plastique; la figure 21 représente la borne de la figure 20 selon une vue en perspective avec des protubérances sacrificielles; la figure 22 représente les protubérances sacrificielles après moulage; la figure 23 représente le moule et la borne avant moulage; et  Figure 1 is a top view of the module of the preferred embodiment of the invention; Figure 2 is a bottom view of the module of the preferred embodiment of the invention; Figure 3 is a side view of the module of the preferred embodiment of the invention; Figure 4 is an end view of the main power supply terminal end of the module of the preferred embodiment of the invention; Figure 5 is a sectional view of an IMS support card on which the module of Figures 1 to 4 can be mounted; Figure 6 is a top view of the connection grid used in the module of Figures 1 to 4; Figure 7 is a sectional view of Figure 6 taken along a section line 7-7 of Figure 6; Figure 8 is a bottom view of the connection grid of Figure 6; Figure 9 is an enlargement of a circled area "A" of Figure 7; Figure 10 is an enlarged detail of a circled region "B" of Figure 3 which shows the blocking of a control terminal in the plastic housing as well as the new structure of evacuation grooves; FIG. 11 represents a part of the flat connection grid with constant thickness of the preferred embodiment of the invention without offset of the terminal connections; Figure 12 shows the connection grid of Figure 11 after shifting the terminal connections; Figure 13 shows the formation of a stepped corner at a corner region "C" of Figure 12 to prevent plastic flow on the bottom surface of the terminal during molding; Figure 14 is an enlargement of an encircled region "D" of Figure 6 and shows a plastic blocking groove extending from the end of the plastic blocking slot in the lead frame; Figure 15 is a sectional view of Figure 14 taken along a section line 15-15 of Figure 14; FIG. 16 is a top view of a detached connection grid terminal and it represents vertical crushable bulges or beads sacrificed on the sides of the terminal which seal the mold tool in order to prevent the plastic flow on the exposed weldable surface of the terminal; Figure 17 is a side view of Figure 16; Figure 18 shows the lead grid in Figure 6, a semiconductor chip being soldered to the pad and a connecting wire connecting the chip to external terminals, and it shows how the lead grid is trimmed after the molded case (not shown) is formed; Figure 19 shows a circuit diagram of Figure 18; FIG. 20 represents a structure of the prior art in which the sacrificial beads are not provided on the terminals which extend through the plastic case; FIG. 21 represents the terminal of FIG. 20 according to a perspective view with sacrificial protuberances; FIG. 22 represents the sacrificial protuberances after molding; FIG. 23 represents the mold and the terminal before molding; and

la figure 24 représente le moule et la borne après moulage.  Figure 24 shows the mold and the terminal after molding.

DESCRIPTION DETAILLEE DES DESSINSDETAILED DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Par report maintenant aux figures 1 à 4, l'extérieur du module à montage en surface du mode de réalisation préféré de l'invention est représenté et il est constitué par un boîtier en plastique d'isolation moulé 30 qui est un rectangle allongé et qui incorpore les surfaces supérieures et les parties des bords d'une grille de connexion plane d'épaisseur constante qui peut être en un alliage de cuivre classique d'une épaisseur d'environ 1,27 mm. Selon un mode de réalisation préféré, le boîtier 30 est d'une longueur d'environ 29 mm, d'une largeur d'environ 14,2 mm et d'une hauteur d'environ 4,27 mm. La grille de connexion est décrite de manière davantage détaillée ci-après par report aux figures 6, 7 et 8. Les éléments de grille de connexion représentés sur les figures 1 à 4 sont un plot de dissipateur thermique de grille de connexion 31, des bornes d'alimentation 32 et 33 au niveau des coins d'un bord du boîtier rectangulaire 30 et des bornes ou broches de commande 34, 35 et 36 le long du côté opposé du boîtier. Les bornes 32 à 36 s'étendent sur environ 1 mm au-delà des extrémités du boîtier. Les bornes 34 et 35 sont de préférence faiblement espacées, par exemple d'environ 2,5 mm centre à centre, tandis que les bornes 35 et 36 sont de préférence plus largement  Referring now to Figures 1 to 4, the exterior of the surface mount module of the preferred embodiment of the invention is shown and consists of a molded insulating plastic housing 30 which is an elongated rectangle and which incorporates the upper surfaces and the parts of the edges of a flat connection grid of constant thickness which may be of a conventional copper alloy with a thickness of approximately 1.27 mm. According to a preferred embodiment, the housing 30 is approximately 29 mm long, approximately 14.2 mm wide and approximately 4.27 mm high. The connection grid is described in more detail below with reference to Figures 6, 7 and 8. The connection grid elements shown in Figures 1 to 4 are a connection grid heat sink pad 31, terminals 32 and 33 at the corners of an edge of the rectangular housing 30 and the terminals or control pins 34, 35 and 36 along the opposite side of the housing. Terminals 32 to 36 extend about 1 mm beyond the ends of the housing. The terminals 34 and 35 are preferably spaced narrowly, for example about 2.5 mm center to center, while the terminals 35 and 36 are preferably more widely

espacées, par exemple d'environ 6,0 mm centre à centre.  spaced apart, for example, about 6.0 mm center to center.

Comme représenté sur la figure 3, les surfaces inférieures du plot 31 et des bornes 32 à 36 sont dans le même plan et permettent d'assurer une connexion sur la surface conformée d'un support de dissipateur thermique tel qu'une carte IMS. La figure 5 représente une section en coupe d'une carte IMS typique qui est constituée par un substrat thermiquement conducteur (alliage de cuivre ou d'aluminium) épais 40 qui est recouvert d'un polymère d'isolation très mince 41. Une couche mince soudable conductrice conformable 42 est disposée sur la surface supérieure de l'isolant 41. Un quelconque motif souhaité peut être formé dans la couche 42 mais sur la figure 5, la couche 42 est séparée selon une partie 42a et selon une pluralité de segments alignés avec les bornes 32 à 36. Seulement les segments 42b et 42c qui sont respectivement alignés par exemple avec les bornes 32 et 34 sont représentés sur la figure 5. Il devient alors commode d'appliquer et de souder la surface inférieure du module des figures 1 à 4 sur la carte IMS de la figure 5 en utilisant des techniques de  As shown in FIG. 3, the lower surfaces of the stud 31 and of the terminals 32 to 36 are in the same plane and make it possible to ensure a connection on the shaped surface of a heat sink support such as an IMS card. FIG. 5 represents a section in section of a typical IMS card which is constituted by a thick thermally conductive substrate (copper or aluminum alloy) 40 which is covered with a very thin insulation polymer 41. A thin layer weldable conformable conductive 42 is disposed on the upper surface of the insulation 41. Any desired pattern can be formed in the layer 42 but in FIG. 5, the layer 42 is separated according to a part 42a and according to a plurality of segments aligned with terminals 32 to 36. Only the segments 42b and 42c which are respectively aligned for example with the terminals 32 and 34 are shown in FIG. 5. It then becomes convenient to apply and weld the lower surface of the module of FIGS. 1 to 4 on the IMS card of FIG. 5 using techniques of

soudage standards.standard welding.

Afin de contribuer à l'opération d'application et de soudage et afin de l'améliorer, des gorges d'évacuation de flux 50 et 51 (figures 2 et 3) sont formées sur toute la surface inférieure du boitier en plastique 30 entre respectivement les bords opposés du plot 31 et les lignes de bornes 32-33 et 34-36 et parallèlement à ces bords et à ces lignes. Les gorges 50 et 51 présentent de préférence une section en coupe incurvée et un rayon d'environ 0,4 mm. Ces gorges sont très utiles pour contribuer à l'évacuation du flux de soudure après l'opération d'application et de soudage et en outre elles augmentent la distance de cheminement sur la surface en plastique entre le plot 31  In order to contribute to the application and welding operation and in order to improve it, flow evacuation grooves 50 and 51 (FIGS. 2 and 3) are formed over the entire lower surface of the plastic housing 30 between respectively the opposite edges of the pad 31 and the terminal lines 32-33 and 34-36 and parallel to these edges and to these lines. The grooves 50 and 51 preferably have a curved section and a radius of about 0.4 mm. These grooves are very useful for contributing to the evacuation of the solder flux after the application and welding operation and in addition they increase the distance of travel on the plastic surface between the pad 31

et les bornes 32 à 36.and terminals 32 to 36.

Afin d'améliorer la fonction d'évacuation du flux, il a été trouvé utile de prévoir des rainures courtes peu profondes représentées en tant que rainures 60 et 61 sur la figure 10. Les rainures 60 et 61 présentent une profondeur d'environ 0,1 mm et assurent que leurs  In order to improve the discharge function, it has been found useful to provide short shallow grooves shown as grooves 60 and 61 in FIG. 10. The grooves 60 and 61 have a depth of about 0, 1 mm and ensure that their

gorges d'évacuation respectives 50 et 51 sont espacées et ouvertes au-  respective drainage grooves 50 and 51 are spaced and open at the

dessus du substrat sur lequel le module est soudé.  above the substrate on which the module is soldered.

La grille de connexion elle-même, avant de recevoir une puce ou un boîtier, est représentée sur les figures 6, 7 et 8. Le plot 31 et les bornes 32 à 36 sont des parties d'un seul tenant de la grille de connexion et ces parties sont jointes par des segments qui sont  The connection grid itself, before receiving a chip or a box, is shown in FIGS. 6, 7 and 8. The stud 31 and the terminals 32 to 36 are integral parts of the connection grid and these parts are joined by segments which are

découpés après le surmoulage pour isoler les contacts 34 à 36 vis-à-  cut after overmolding to isolate contacts 34 to 36 opposite

vis des contacts 32, 33 et vis-à-vis du plot 31 ainsi que les uns vis-à-  vis-à-vis the contacts 32, 33 and vis-à-vis the pad 31 as well as the ones opposite

vis des autres. La grille de connexion contient également une barre de liaison large 70 (figures 6 à 8 et 18) qui connecte les bornes d'alimentation 32 et 33 ensemble et qui joue en outre le rôle de blocage de plastique afin de contribuer à l'ancrage de la grille de connexion dans le boîtier en plastique 30. La barre de liaison 70 sert également de surface de liaison pour des liaisons par fil, comme il sera  of others. The connection grid also contains a wide connection bar 70 (FIGS. 6 to 8 and 18) which connects the supply terminals 32 and 33 together and which also plays the role of blocking plastic in order to contribute to the anchoring of the connection grid in the plastic case 30. The connection bar 70 also serves as a connection surface for wire connections, as will be

décrit en connexion avec les figures 18 et 19.  described in connection with Figures 18 and 19.

La région de plot 31 comporte deux fentes minces parallèles 71 et 72 (figures 6 à 8, 14 et 15) qui se remplissent de plastique pendant l'opération de moulage, ce qui crée également un blocage de plastique, pour contribuer au blocage du plot 31 sur le boîtier 30. Des barbes courtes intentionnelles 73 et 74 s'étendent respectivement depuis les parois internes des fentes 71 et 72, ce qui crée encore un autre blocage de plastique, afin d'ancrer davantage le plot de grille de  The pad region 31 has two thin parallel slots 71 and 72 (Figures 6 to 8, 14 and 15) which fill with plastic during the molding operation, which also creates a blockage of plastic, to help block the block 31 on the housing 30. Intentional short barbs 73 and 74 extend respectively from the internal walls of the slots 71 and 72, which creates yet another plastic blockage, in order to further anchor the grid stud.

connexion 31 sur le boîtier en plastique.  connection 31 on the plastic housing.

Afin d'encore contribuer davantage à la fonction de blocage de plastique, des gorges en queue d'aronde 80 à 83 (figures 6, 14 et 15) s'étendent depuis les extrémités des fentes 71 et 72 sur la surface supérieure du plot 31 en direction de ses extrémités. Ces gorges se remplissent de plastique pendant l'opération de moulage afin de  In order to further contribute to the plastic blocking function, dovetail grooves 80 to 83 (Figures 6, 14 and 15) extend from the ends of the slots 71 and 72 on the upper surface of the stud 31 towards its ends. These grooves are filled with plastic during the molding operation in order to

bloquer davantage le plot 31 sur le boîtier.  further block the pad 31 on the housing.

Il est à noter que la surface centrale supérieure du plot 31 comporte une surface "gaufrée" 85. La surface supérieure du plot 31 peut être plaquée au nickel et elle présente un motif constitué par des indentations espacées peu profondes (de préférence d'environ 0,05 mm), de préférence des indentations en forme de point d'un diamètre d'environ 0,25 mm espacées centre à centre d'environ 0,6 mm. Il est connu que ce motif de gaufrage améliore l'application et le soudage de la puce sur la surface gaufrée. Selon un autre aspect du mode de réalisation préféré de l'invention, le côté opposé du plot 31 est également muni d'un motif de gaufrage 86 (figure 8). Cette surface est ordinairement plane et lisse mais il a été trouvé que si la surface est légèrement concave, des vides de soudure non souhaitables peuvent être formés pendant le processus d'application et de soudage. Selon l'invention, un motif de gaufrage sur la partie inférieure de la surface de grille de connexion concave améliore sa capacité à être soudée sur une surface de dissipateur thermique plane en augmentant le  It should be noted that the upper central surface of the stud 31 has a "embossed" surface 85. The upper surface of the stud 31 can be plated with nickel and it has a pattern formed by shallow spaced indentations (preferably about 0 0.05 mm), preferably dot-shaped indentations with a diameter of about 0.25 mm spaced center to center of about 0.6 mm. It is known that this embossing pattern improves the application and the soldering of the chip on the embossed surface. According to another aspect of the preferred embodiment of the invention, the opposite side of the pad 31 is also provided with an embossing pattern 86 (Figure 8). This surface is usually flat and smooth, but it has been found that if the surface is slightly concave, undesirable weld voids can be formed during the application and welding process. According to the invention, an embossing pattern on the lower part of the concave lead grid surface improves its ability to be welded to a flat heat sink surface by increasing the

mouillage et l'écoulement de la soudure entre.  wetting and the flow of solder between.

La figure 11 représente une coupe transversale d'une partie de la grille de connexion contenant le plot 31 et le contact 36. Cette grille est originellement une grille parfaitement plane munie de surfaces supérieure et inférieure planes. Il a été trouvé que, en déplaçant légèrement les sections de borne de la grille de connexion au moyen d'une opération de matriçage partiel comme représenté sur la figure 12, les bornes sont mieux bloquées dans le boîtier en plastique 30. Le déplacement habituel utilisé est d'environ 0,5 mm pour une grille de connexion d'une épaisseur de 1,27 mm. Il a été trouvé que pendant l'opération de moulage (après ce processus de décalage), le plastique tendait à s'écouler au-delà du bord légèrement arrondi à l'emplacement "C" sur la figure 12, sur la surface inférieure de la borne 36 et sur les autres bornes décalées 32 à 35. Il a été trouvé que le matriçage d'une encoche carrée 95 (figures 9 et 13) au niveau du coin "C" dans chaque borne empêchait cet écoulement non souhaité du plastique. L'encoche 95 est de préférence formée en cisaillant le matériau (par opposition à un cintrage) du fait qu'un tel procédé ne  FIG. 11 represents a cross section of a part of the connection grid containing the pad 31 and the contact 36. This grid is originally a perfectly flat grid provided with flat upper and lower surfaces. It has been found that, by slightly moving the terminal sections of the lead frame by means of a partial stamping operation as shown in Figure 12, the terminals are better locked in the plastic housing 30. The usual movement used is approximately 0.5 mm for a lead grid with a thickness of 1.27 mm. It has been found that during the molding operation (after this shifting process), the plastic tends to flow past the slightly rounded edge at location "C" in Figure 12, on the bottom surface of terminal 36 and on the other offset terminals 32 to 35. It has been found that the stamping of a square notch 95 (FIGS. 9 and 13) at the corner "C" in each terminal prevents this unwanted flow of plastic. The notch 95 is preferably formed by shearing the material (as opposed to bending) because such a process does not

nécessite pas d'espace latéral supplémentaire.  no additional lateral space required.

L'encoche 95 présente une profondeur d'environ 0,2 mm et une longueur d'environ 0,3 mm. L'encoche 95 est représentée sur les  The notch 95 has a depth of about 0.2 mm and a length of about 0.3 mm. The notch 95 is shown on the

figures 6 et 7 pour chacune des bornes décalées 32 à 36.  Figures 6 and 7 for each of the offset terminals 32 to 36.

En tant qu'encore une autre caractéristique du nouveau module, chacune des broches ou bornes s'étendant au travers du boîtier en plastique 30 comporte une ou plusieurs petites perles s'étendant depuis l'épaisseur de la borne. L'épaisseur des perles (ou renflements) 100, 101 peut varier en fonction de l'épaisseur de la grille de connexion. En général, les perles 100, 101 sont d'une épaisseur comprise entre 0,05 mm et 0,5 mm. Par conséquent, comme représenté sur les figures 16 et 17, deux perles écrasables 100 et 101 présentant des rayons par exemple d'environ 0,2 mm (pour une grille de connexion de 1,2 mm) peuvent être écrasées ou partiellement aplanies par un outil de moulage afin d'empêcher l'écoulement de plastique au-delà de la frontière définie par les perles 100 et 101. Les perles écrasables sont représentées sur les figures 6 et 7 au niveau de  As yet another feature of the new module, each of the pins or terminals extending through the plastic housing 30 has one or more small beads extending from the thickness of the terminal. The thickness of the beads (or bulges) 100, 101 can vary depending on the thickness of the lead frame. In general, the beads 100, 101 are between 0.05 mm and 0.5 mm thick. Consequently, as shown in FIGS. 16 and 17, two crushable pearls 100 and 101 having radii for example of approximately 0.2 mm (for a lead grid of 1.2 mm) can be crushed or partially flattened by a molding tool in order to prevent the flow of plastic beyond the border defined by the beads 100 and 101. The crushable beads are represented in FIGS. 6 and 7 at the level of

tous les emplacements nécessaires sur la grille de connexion.  all the necessary locations on the connection grid.

Les figures 16, 17 et 20 à 24 représentent des détails ajoutés en relation avec les perles écrasables 100 et 101 sur la borne 36 considérée à titre d'illustration. Par conséquent, par report à la figure , il a été trouvé que, pendant le moulage du boîtier 30, il y a un flux incontrôlé constitué par une couche mince de plastique 120, 121 sur les côtés des bornes telles que la borne 36 à l'extérieur du boîtier de moule 30. Ce plastique doit être ôté puisqu'il interfère avec le soudage  Figures 16, 17 and 20 to 24 show details added in relation to the crushable beads 100 and 101 on terminal 36 considered by way of illustration. Consequently, with reference to the figure, it has been found that, during the molding of the housing 30, there is an uncontrolled flow constituted by a thin layer of plastic 120, 121 on the sides of the terminals such as the terminal 36 at the outside the mold housing 30. This plastic must be removed since it interferes with welding

sur la borne 36.on terminal 36.

Ce problème a été résolu au moyen des perles écrasables 100 et 101 représentées sur les figures 16, 17 et 21 prévues sur les côtés de la borne 36. Par conséquent, pendant le moulage, les perles 100 et 101 sont écrasées par le moule comme représenté sur la figure 22 de manière à jouer le rôle d'un barrage contre la fuite ou l'écoulement vers l'extérieur du plastique, comme représenté. Il est à noter que des méplats trapézoïdaux sont formés par écrasement dans les perles 100 et 101. Par conséquent, comme représenté sur les figures 23 et 24, le moule 140 comporte une partie de canal à flancs inclinés 141 qui reçoit la borne 36. Lorsque le moule se ferme par rapport à la position de la figure 23, la borne 36 est forcée dans le canal à flancs inclinés 141, ce qui aplanit les perles 100 et 101 en formant respectivement des méplats 150 et 151. Par conséquent, pendant le moulage, les perles écrasées assurent l'étanchéité du canal 141 afin d'empêcher l'écoulement de plastique au-delà des régions écrasées des perles 100 et 101. L'angle de divergence du canal 141 permet la libération aisée de la borne 36 (et de l'ensemble des bornes 32 à 36) après que le  This problem was solved by means of the crushable beads 100 and 101 shown in FIGS. 16, 17 and 21 provided on the sides of the terminal 36. Consequently, during molding, the beads 100 and 101 are crushed by the mold as shown in Figure 22 so as to play the role of a barrier against the leakage or outward flow of plastic, as shown. It should be noted that trapezoidal flats are formed by crushing in the beads 100 and 101. Consequently, as shown in FIGS. 23 and 24, the mold 140 comprises a channel part with inclined sides 141 which receives the terminal 36. When the mold closes with respect to the position of FIG. 23, the terminal 36 is forced into the channel with inclined sides 141, which flattens the beads 100 and 101 by forming flat areas 150 and 15 respectively. Consequently, during molding , the crushed beads seal the channel 141 in order to prevent the flow of plastic beyond the crushed regions of the beads 100 and 101. The angle of divergence of the channel 141 allows the terminal 36 to be released easily (and of all terminals 32 to 36) after the

moulage est terminé, comme sur la figure 24.  molding is complete, as in Figure 24.

La figure 18 représente le plot de grille de connexion 31 après que deux puces de dispositif à semiconducteur 110 et 111 ont été appliquées et soudées sur le plot 31, ce qui est appelé un encapsulage groupé. Les puces 110 et 111 de l'encapsulage groupé peuvent être de n'importe quel type mais elles sont représentées sur les figures 18 et 19 en tant respectivement que transistor à grille isolée (IGBT) de  FIG. 18 represents the connection grid stud 31 after two semiconductor device chips 110 and 111 have been applied and soldered on the stud 31, which is called group encapsulation. The chips 110 and 111 of the grouped encapsulation can be of any type but they are represented in FIGS. 18 and 19 as respectively an insulated gate transistor (IGBT) of

puissance et que diode à temps de transition court (FRED).  power and that short transition time diode (FRED).

Il est à noter que sur la figure 19, l'électrode de collecteur de l'IGBT 110 est connectée à la cathode de la diode FRED 111 du fait que ces électrodes sont soudées sur le plot conducteur 31 et sont connectées par celui-ci. Par conséquent, le plot conducteur 31 constitue un moyen permettant d'interconnecter électriquement l'encapsulage groupé à un circuit externe. L'électrode d'émetteur supérieure de l'IGBT 110 est liée par fil tel qu'au moyen de fils 112 sur l'électrode d'anode de la diode FRED 111. Le montage est poursuivi par des liaisons par fil 113 qui sont connectées à la barre de liaison 70  It should be noted that in FIG. 19, the collector electrode of the IGBT 110 is connected to the cathode of the FRED diode 111 because these electrodes are welded to the conductive pad 31 and are connected by it. Consequently, the conductive pad 31 constitutes a means making it possible to electrically interconnect the grouped encapsulation to an external circuit. The upper transmitter electrode of the IGBT 110 is linked by wire such as by means of wires 112 on the anode electrode of the FRED diode 111. The mounting is continued by wire connections 113 which are connected to the link bar 70

ainsi qu'aux bornes 32, 33.as well as at terminals 32, 33.

En outre, une liaison par fil 115 est réalisée depuis le plot de grille de l'IGBT 110 sur la borne de grille 35 et une connexion Kelvin d'émetteur 116 peut également être obtenue au niveau de la borne 34,  In addition, a wire connection 115 is made from the gate stud of the IGBT 110 on the gate terminal 35 and a Kelvin connection of transmitter 116 can also be obtained at terminal 34,

comme représenté sur la figure 18.  as shown in figure 18.

La description qui précède du mode de réalisation préféré de  The foregoing description of the preferred embodiment of

l'invention a été présentée à des fins d'illustration et de description.  the invention has been presented for purposes of illustration and description.

Elle n'est destinée ni à être exhaustive, ni à limiter l'invention à la forme précise décrite. De nombreuses modifications et variantes sont possibles à la lumière de l'enseignement présenté ci-avant. Il est bien entendu que le cadre de l'invention est limité non pas par cette  It is neither intended to be exhaustive, nor to limit the invention to the precise form described. Many modifications and variations are possible in light of the teaching presented above. It is understood that the scope of the invention is not limited by this

description détaillée mais par les revendications qui lui sont annexées.  detailed description but by the claims appended thereto.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1. Module de dispositif à semiconducteur à montage en surface caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif à semiconducteur; un plot métallique (31) sur lequel le dispositif à semiconducteur est monté; un boîtier (30) formé en un matériau fluable qui est lié au plot métallique et qui encapsule le dispositif à semiconducteur lorsqu'il durcit; au moins une borne (32 à 36) qui est éloignée du plot métallique et qui est dans le même plan que celui-ci; et au moins une perle écrasable (100, 101) disposée sur une surface latérale de la borne pour empêcher que le matériau fluable du boîtier ne s'écoule au-delà d'un outil de moulage utilisé pour former le boîtier.  1. Surface mount semiconductor device module characterized in that it comprises a semiconductor device; a metal stud (31) on which the semiconductor device is mounted; a housing (30) formed of a flowable material which is bonded to the metal pad and which encapsulates the semiconductor device when it hardens; at least one terminal (32 to 36) which is distant from the metal stud and which is in the same plane as the latter; and at least one collapsible bead (100, 101) disposed on a side surface of the terminal to prevent flowable material from the housing from flowing past a molding tool used to form the housing. 2. Module de dispositif à semiconducteur à montage en surface selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module inclut une pluralité de bornes (32 à 36), chaque borne comportant une perle2. A surface mount semiconductor device module according to claim 1, characterized in that the module includes a plurality of terminals (32 to 36), each terminal comprising a bead. écrasable (100, 101) sur chacune de ses surfaces latérales.  crushable (100, 101) on each of its side surfaces. 3. Module de dispositif à semiconducteur à montage en surface selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins une perle écrasable (100, 101) sur l'une des bornes est alignée axialement avec au moins une perle écrasable sur les autres bornes qui sont  3. Surface mount semiconductor device module according to claim 2, characterized in that at least one crushable bead (100, 101) on one of the terminals is axially aligned with at least one crushable bead on the other terminals which are situées sur un côté du module.located on one side of the module. 4. Module de dispositif à semiconducteur à montage en surface selon la revendication 3, caractérisé en ce que la perle écrasable est d'une épaisseur comprise entre environ 0,05 mm et 0,5 mm.  4. A surface mount semiconductor device module according to claim 3, characterized in that the collapsible bead is of a thickness between about 0.05 mm and 0.5 mm. 5. Module de dispositif à semiconducteur à montage en surface selon la revendication 1, caractérisé en ce que la perle5. Surface mount semiconductor device module according to claim 1, characterized in that the pearl écrasable présente un rayon d'environ 0,2 mm.  crushable has a radius of about 0.2 mm. 6. Module de dispositif à semiconducteur à montage en surface selon la revendication 1, caractérisé en ce que la perle  6. Surface mount semiconductor device module according to claim 1, characterized in that the bead écrasable (100, 101) inclut un méplat trapézoïdal (150, 151) formé par un dispositif de moulage qui peut écraser la perle.  collapsible (100, 101) includes a trapezoidal flat (150, 151) formed by a molding device which can crush the pearl. 7. Module de dispositif à semiconducteur à montage en surface selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif de moulage comporte une partie de canal à flancs inclinés (141) qui reçoit la borne et la perle et qui aplatit la perle lorsque le moule se ferme.  7. A surface mount semiconductor device module according to claim 6, characterized in that the molding device comprises a channel part with inclined sides (141) which receives the terminal and the pearl and which flattens the pearl when the mold closes.
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